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集约用海工程对莱州湾水动力环境影响的数值模拟研究
| 论文题名： | 集约用海工程对莱州湾水动力环境影响的数值模拟研究 |
| 关键词： | 港口规划;集约用海;海洋水动力;数值模拟 |
| 摘要： | 本文采用非结构化三角网格在综合考虑了大气温度、相对湿度、云量、降雨量、蒸发量和入海径流等因素的基础上首先构建了大尺度渤海三维斜压水动力模型。通过12个潮汐站点、5个潮流站点的实测数据，M2、S2、K1、O1四大分潮的同潮曲线及温盐的时空分布特征对模型进行了验证，结果表明模型能较好地再现渤海水动力及温盐变化过程，可以为后续莱州湾小尺度模型的构建提供水动力及温盐背景场。依托渤海大尺度模型，构建了莱州湾小尺度水动力水质耦合模型并着重对盐度和水质模拟结果进行了分析论证。结果表明夏季莱州湾盐度平面分布的基本规律是自西向东、从湾内向湾外递增，黄河口及小清河口为低值区，北部和东部为高值区。垂向上，海区大部呈均匀分布，只是在河口地区，淡水大量输入导致垂向上有一定的盐度梯度。冬季，盐度平面分布格局和夏季保持一致，垂向分布更加趋于均匀，但整体盐度由于降水及河流入海径流的减少较夏季明显偏高。另外，分析得出夏季莱州湾盐度分布的主导因素是黄河径流量，潮流对其影响较弱。05年莱州湾的水质模拟再现了浮游植物典型的双峰分布现象，结合氮磷营养盐的变化过程对该现象的发生机理进行了阐述。依据Redfield数分析了莱州湾营养盐的组成结构，海域整体营养盐水平处于磷限制，但局部海区仍存在氮限制。通过两组数值试验，研究了湾内最重要的两个污染源黄河和小清河对水质的影响，探讨了营养盐的构成比例对浮游植物生长所起的作用:无机磷对浮游植物生长的影响程度要高于无机氮，无机氮的增加也能促进浮游植物含量的升高说明海域整体磷限制作用突出，但是部分海域存在氮限制;小清河点源对莱州湾氮磷无机盐及浮游植物含量水平的影响程度均要弱于黄河。 本文应用模型从潮流场、盐度场、纳潮量和潮通量、水交换能力和营养盐组成五个角度预测了四大集约用海工程的实施给莱州湾水动力及水环境造成的影响。工程对莱州湾全场流场造成的影响有限，影响主要集中在工程附近。由于工程后大潮涨憩时刻高潮位降低，盐水向湾顶的上溯能力减弱，工程后盐度等值线有一定的回退，这在湾内表现尤其明显。落憩时，工程后湾顶潮位回落幅度降低，盐度交换减慢使得湾内盐度等值线后退，低盐区面积增大。填海造陆直接造成的海湾面积减小导致纳潮量和湾口断面潮通量均有不同程度减小。保守物质对流扩散模型表明海湾水体半交换时间较工程前增大45天，增幅达26.9％，海湾水交换能力明显减弱。水体交换不畅使得PO4整体水平升高，DIN含量下降，N/P比普遍降低，海域磷限制作用被削弱。 |
| 作者： | 李高阳 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 沈永明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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